神奇的音障之谜大揭秘(5)
二战末期,德国研制成功Me-163和Me-262新型战斗机,投入了苏德前线作战。这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机,具有后掠形机翼。前者装有1台液体燃料火箭发动机,速度为933公里/小时;后者装2台涡轮喷气发动机,最大速度870公里/小时,是世界上第一种实战喷气式战斗机。它们的速度虽然显著超过对手的活塞式战斗机,但是由于数量稀少,又不够灵活,它们的参战,对挽救法西斯德国失败的命运,实际上没有起什么作用。
德国喷气式飞机的出现,促使前反法西斯各国加快了研制本国喷气式战斗机的步伐。英国的“流星”式战斗机很快也飞上蓝天,苏联的著名飞机设计局,例如米高扬、拉沃奇金、苏霍伊和雅科夫列夫等飞机设计局,都相继着手研制能与德国新式战斗机相匹敌的飞机。
米格设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机(米格-13),它采用复合动力装置,由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动机组成。在高度7000米时,这种发动机产生的总功率为2800马力,可使飞行速度达到825公里/小时。1945年3月3日,试飞员杰耶夫驾驶伊-250完成了首飞。伊250在苏联战斗机中,是飞行速度率先达到825公里/小时的第一种飞机。它进行了小批量生产。
苏霍伊设计局研制出苏-5试验型截击机,也采用了复合动力装置。1945年4月,苏-5速度达到800公里/小时。另一种型号苏-7,除活塞式发动机外,还加装了液体火箭加速器(推力300公斤),可短时间提高飞行速度。拉沃奇金和雅科夫列夫设计的战斗机,也安装了液体火箭加速器。但是,用液体火箭加速器来提高飞行速度的办法并不可靠,其燃料和氧化剂仅够使用几分钟;而且具有腐蚀性的硝酸氧化剂,使用起来也十分麻烦,甚至会发生发动机爆炸事故。试飞员拉斯托尔古耶夫,就在一次火箭助推加速器爆炸事故中以身殉职。在这种情况下,苏联航空界中止了液体火箭加速器在飞机上的使用,全力发展涡轮喷气发动机。
涡轮喷气发动机的研制成功,冲破了活塞式发动机和螺旋桨给飞机速度带来的限制。不过,尽管有了新型的动力装置,在向音速迈进的道路上,也是障碍重重。
空气动力学家和飞机设计师们密切合作。进行了一系列飞行试验,结果表明:要进一步提高飞行速度,飞机必须采用新的空气动力外形,例如后掠形机翼要设法减薄。前苏联中央茹科夫斯基流体动力研究所的专家们,曾对后掠翼和后掠翼飞机的配置型式,进行了大量的理论研究和风洞试验。由奥斯托斯拉夫斯基领导进行的试验中,曾用飞机在高空投放装有固体火箭加速器的模型小飞机。模型从飞机上投下后,在滑翔下落过程中,火箭加速器点火,使模型飞机的速度超过音速。专家们据此探索超音速飞行的规律性。苏联飞行研究所还进行了一系列研究,了解在空气可压缩性和气动弹性作用增大下,高速飞机所具有的空气动力特性。这些基础研究,对超音速飞机的诞生,都起到了重要作用。